A la recherche du passé géologique de notre planète ; le temps et les roches : La chronologie relative.

Les relations géométriques (superposition, recoupement, inclusion) permettent de reconstituer la chronologie relative de structures ou d’événements géologiques de différentes natures et à différentes échelles d’observation.

- Utiliser les relations géométriques pour établir une succession chronologique d’événements à partir d’observations à différentes échelles et sur différents objets (lames minces observées au microscope, affleurements, cartes géologiques).

Extraire des informations à partir de cartes géologiques ; utiliser les apports complémentaires de la chronologie relative et de la chronologie absolue pour reconstituer une histoire géologique.

- Pratiquer une démarche scientifique : Concevoir et mettre en oeuvre des stratégies de résolution. Discerner, dans la complexité apparente des phénomènes observables, des éléments et des principes fondamentaux

- Pratiquer des langages : Utiliser des outils numériques

• Ouvrir le fichier "Datation relative en Champagne-Ardenne.kmz"

Le fichier s'installe dans "lieux temporaires", soyez patients.

• Cliquer  devant le titre "Datation relative en Champagne-Ardenne" afin d'ouvrir le dossier; ne cocher les cases à option que lorsque c'est nécessaire.

Si vous ne maîtrisez pas bien les fonctionnalités de Google earth, une aide à la navigation est disponible 

• Cocher la case devant Carte géologique de France. 

La carte mise à disposition ici correspond à l'assemblage des cartes géologiques au 1/50 000 ^ème. Les données ici sont donc plus détaillée que celle de la carte au 1/1 000 000 ^ème, mais pour une étude au niveau des étages elle permet donc afin d'introduire ce travail de datation

il est possible de télécharger la notice de la carte au 1/1 000 000ème ici dont les couleurs correspondent globalement à celles des cartes et qui pour une étude générale de la carte de France permettent de poser des notions de temps, de type de roches et d'âge

• Observer la carte de France, les couleurs correspondent à des roches de nature et d'âge différents.
• En vous aidant de vos connaissances géographiques situer les différents bassins sédimentaires : Bassin Parisien, Bassin Aquitain, Bassin du Sud-Est .
• Rechercher à l'aide de la légende quelle est la dominante géologique des terrains rencontrés c'est à dire les grand types de roches et les périodes de mise ne place. 
• Situer les fossés d'effondrement : Limagnes, fossé de la Bresse, fossé Alsacien, rechercher là aussi la dominante des terrains rencontrés.
• Faire de même pour les  massifs anciens : Massif Central, Massif Armoricain, Vosges, Maures, et les massifs récents : Alpes et Pyrénées.
• A partir de vos connaissances de Spécialité et d'Enseignement Commun Scientifique rappeler comment on peut donner un âge à une roche et nommer le type de roches que l'on dater par la (les) méthode(s) proposée(s).

• radiochronologie pour les roches qui possèdent des éléments radioactifs et l'utilisation des roches sédimentaires en étudiant leurs affleurements.

Problème 1 : comment dater des affleurements de roches sédimentaires 

exercice 1 : La Cuesta de l'île de France. 

En Champagne on peut observer sur la plaine de champagne des reliefs constituant une cuesta et des buttes témoins, reliefs isolées dans la plaine. On cherche ici à dater les roches qui constituent ces structures géologiques afin de reconstituer les étapes de leur formation.

• Ouvrir le dossier "La cuesta de l'ile de France à l'Est de Reims.
• Cocher les cases devant les deux punaises jaunes "Chalons sur Vesle" et "Brimont" et double-cliquer sur l'une d'elle pour vous y déplacer. Le travail va concerner la zone entre les deux punaises

Pour simplifier la lecture de la carte auprès des élèves peu expérimenté, la suite du travail sera réalisé avec des cartes produites à partir de celles du BRGM en vecteur harmonisé Ces cartes disponibles sur infoterre homogénéisent les couleurs entre les cartes au 1/50 000ème et permettent ainsi de travailler sur un secteur

• Décocher "carte géologique de france" et cocher "carte simplifiée de la cuesta"
• Réaliser un transect entre les deux punaise, pour cela cliquer dans la barre de menu "Ajouter", choisir "Trajet". A l'aide de la souris faire un premier point à la base de la punaise de Châlons sur Vesle et le second point à la base de la punaise de Brimont, valider par ok.
• Faire un clic droit sur le trait qui est apparus et dans la fenêtre qui s'ouvre choisir "afficher le profil de dénivelé" qui correspond à celui de la fiche réponse à télécharger.

Deux possibilités sont offertes ici : soit le travail est à faire de manière numérique en ouvrant le fichier à l'aide d'un logiciel comme "Paint" (les consignes suivantes correspondent à celle-ci) soit le transect est à imprimer et sera compléter à la main.

• Ouvrir avec un logiciel de dessin (Paint par ex.) le fichier téléchargé afin de le compléter avec les réponses.
•  Cocher devant la punaise "Roche 1" (elle correspond à la descriptions des terrains notés C4-6 sur la carte au 1/50 000^ème). 

• Cliquer sur la punaise "Roche1-C4-6" pour faire apparaitre les caractéristiques de la roche.

• Cliquer successivement sur chaque punaise et réaliser le même travail pour chaque type de roche.

• en utilisant la légende précédente et les âges radiochronologiques proposés dans la colone de droite de cette légende encadrer l'âge des roches de cette région (la plus vieille, la plus jeune).

• En se déplaçant sur le profil de dénivelé avec la souris clic gauche enfoncé délimiter successivement chaque portion du transect où affleure ces terrains (ex ci-dessus pour les terrains crétacés entre la cuesta et la butte-témoin).
• Compléter au fur et à mesure le profil en reliant les points (dans la partie rose du profil) où affleurent la roche 1.

lien pour voir l'image agrandie

• Construire une légende du profil afin d'y noter le nom de la roche, celui des fossiles et en cliquant sur les liens disponibles rechercher les indices pouvant vous donner l'âge de la roche (s'aider de la charte stratigraphique).

• Expliquer comment sont disposées les roches au niveau de Châlons sur Vesle, puis à Brimont.

• Expliquer comment on peut être sûr que le dépôt de Thanétien de Brimont est identique à celui de Châlons sur Vesle.

• En partant de l'exemple des organismes définis dans la roche 1 trouver des arguments qui font que ce sont (au moins pour une partie d'entre eux) des fossiles permettant de reconnaitre cet étage partout dans le monde (fossiles stratigraphiques).

• A partir de vos connaissances trouver des arguments pour expliquer la lacune temporelle entre la fin du dépôt de la roche 1 et le début de celui de la roche 2.
• Proposer une explication à l'absence des roches 2 à 5 entre Thil (bordure de la cuesta) et la butte témoin de Brimont. Donner une définition à ce qu'est une butte témoin.
• Réaliser sous la forme d'une frise chronologique l'histoire de la région sachant que la mer s'est définitivement retirée de la région à la fin du Rupélien.

La plaine de Champagne est d'âge Crétacé supérieur, la cuesta (à l'ouest) et la butte-témoin (Brimont au nord-est ) montent jusqu'à l'Oligocène. Le travail ici s'intéresse à 5 formations entre le Campanien et le Lutétien

ici on trouve l'indice "Campanien" avec le rostre de Belemnitella mucronata

• principe de superposition (du plus vieux vers le plus récent)
• même superposition (rq. l'Yprésien inf. de Brimont est bien au dessus du Thanétien c'est une petite imprécision de la carte due à l'anthropisation )
• il est entouré par les mêmes couches (Campanien/Yprésien inf) = principe de continuité et il contient les mêmes fossiles = principe d'identité paléontologique.

• fossiles marins, pélagiques ou planctoniques (foraminifère, belemnites, poissons) grande répartition géographique possible et grande dispersion. rq les larves d'échinodermes, de brachiopodes et de lamellibranches sont nageuses et peuvent aussi être dispersées.
• érosion, absence de dépôt.

• entre la cuesta et la bute témoin a circule un affluent de l'Aisne pendant l'Holocène (il est a présent utilisé comme canal), cette petite rivière a du éroder les couches.
• Une butte témoin est un fragment d'un ou plusieurs banc rocheux résistants, isolés par l'érosion et entouré de toute part à son pied par des affleurements des niveaux inférieurs.

cliquer ici pour agrandir l'image

Problème 2 : comment raconter l'histoire d'une région qui a vécu des épisodes tectoniques complexes

exercice 2 : Comprendre l'histoire géologique de la région de Revin. 

• Ouvrir le dossier " Quelques structures géologiques décrites près de Revin (Ardennes)" et cliquer sur le titre (surligné en bleu) pour vous situer à l'emplacement demandé. Ne pas cocher les cases pour le moment.

On s'interresse dans un premier temps à l'organisation des strates de quelques affleurements de roches sédimentaires. Cette première partie réexploite les connaissances précédentes du principe de superposition.

• Cocher les 5 cases devant Affleurements de A à E.

Des formations (lignes rouges et bleues) apparaissent au sein de ces  affleurements.

• Cliquer sur Microgranite et Diabase pour connaitre la nature de ces roches.

Les couches géologiques ne sont pas continues dans la carte et on observe de grand décalages le long des failles. on cherche à savoir quand la tectonique cassante a affecté cette région. 

• Cocher les cases devant Failles A à C.

Bilan :

• Cocher carte géologique de France.

• Dans le menu "Recherche" Taper Renwez, puis cliquer sur "rechercher" pour faire apparaitre la punaise.

• Observer la structure géologique de la région où serpente la Meuse (rose clair) et définir la nature des trais noirs pleins ou en pointillé qui structurent la carte. En donner une orientation.

• Faire l'étude des informations contenues dans les légendes afin de retracer l'histoire géologique de ces 5 roches et de débuter une frise des évènements s'étant déroulés à Revin.

• Rappeler les principes de datation utilisées ici.

• A partir de vos connaissances et des informations contenues dans les légendes expliquer la mise en place de ces roches.
• Quelle est, des deux roches, la plus ancienne et argumenter votre proposition?

• Rechercher quels sont les affleurements que ces formations traversent et ceux qui ne sont pas traversés. 
• Proposer un âge relatif pour ces formations et dire si la datation précise du granite est en accord avec vos propositions ?
• Compléter la frise à l'aide de ces données.

• Citer pour chaque faille les terrains qui sont affectés par le jeu de la faille et ceux qui ne le sont pas afin de dater de manière relative leur mise en place.

• Sachant que la mise en place des failles dans la région est globalement simultanée et qu'elle correspond à la formation de la Chaîne Varisque totalement aplanie au Trias, proposer une période où ces failles ont pu jouer.
• Compléter la frise.

• Observer à nouveau l'organisation des formations entre Brimont et Revin.
• Observer l'orientation des formations de Châlons sur Vesle à Renwez, puis de Renwez à Revin. Noter ces orientations et trouver les arguments pour justifier que ces deux ensembles n'ont pas la même origine mais qu'à partir d'une certaine période à définir, ils ont eu une histoire commune.
• Proposer un compléments à l'histoire de la Champagne-Ardenne. 

• La région est fortement découpée par de grandes failles de direction NW-SE et de plus petites de direction ENE-WSW.

1. Dépôt des niveaux contenant Oldhamia radiata (Guzhangien de 500,5 à 497 Ma).
2. Dépôt des roches d'origine sédimentaires et marines de l'affleurement B.
3. Dépôt de nouvelles roches marines de l'affleurement D probablement du Jiangshanien (494 à 489.5 Ma). Les roches de l'affleurement B sont probablement du Paibien (497 à 494)  puisqu'elles sont intercalées entre les deux roches datées.
4. Dépôt de nouvelles roches marines de l'affleurement C.
5. Dépôt de roches datées du Trémadocien par le fossile Dictyonema flabelliformis, les roches de l'affleurement C se sont probablement déposées pendant l'étage 10 du Cambrien c'est à dire de 489,5 à 485,4 Ma.
6. Dépôt des roches de l'affleurement E qui recouvre des roches C et D donc plus jeunes. elles sont attribuées à l'Eocène (56 à 33,9 Ma).
7. Dépôt des roches de l'affleurement A qui recouvre toutes les formations de la carte sauf les alluvions de la Meuse. Elle contient en inclusion des éléments de ces formations. Son âge est donc compris entre l'actuel et l'affleurement E c'est à dire l'Eocène.

• Superposition, inclusion et utilisation de fossiles stratigraphiques.

• magmatisme lié à une zone de subduction.

• la diabase est plus ancienne que le granite car celui-ci contient des enclaves de roches basiques.

• les roches traversées sont celles des affleurements B, C et D. elles sont donc plus jeunes que 485.4 Ma.
• Les roches de l'affleurement A ne sont pas traversées par les filons magmatiques (on ne peut pas dire  pour celles de l'affleurement E). Le magmatisme est donc au moins antérieur à la fin de l'Eocène
• le granite a été daté à 420.5 Ma donc bien après la mise en place des affleurements B à D et bien avant celle des affleurements A et E.

• La faille A affecte les roches des formations BCD et les diabases mais pas les autres roches elle est donc postérieure à la diabase et antérieure à l'Eocène.
• La faille B affecte les terrains BCD, les diabases mais pas les roches A. Elle est postérieure aux diabases et antérieure aux Limons des plateaux.
• La faille C recoupe les diabases et les filons de granite mais n'affecte pas les alluvions de la Meuse. elle est donc postérieure à 420,5 Ma et antérieure à l'actuelle.

Dévonien-Carbonifère.

aide 

• de Revin à Renwez les formations ont une direction WSW-ENE. direction Varisque. histoire : marge active, zone de subduction, collision. âge : paléozoïque.
• RQ il n'y a pas de trace de Mésozoïque il a peut etre étét érodé !
• de Renwez à Châlons les formations ont une direction NW-SE. Histoire bassin sédimentaire intracratonique ; portion d'auréole du Bassin de Paris. âge : Mésozoïque.
• Puis au Cénozoïque les deux zones montrent des traces d'Eocène détritique et sont ensuite creusées par des rivières sub-actuelles.
• aide : coupe du Bassin de Paris disponible gratuitement sur le site de l'AGBP (Association des Géologues du Bassin de Paris)